CN109296109A - 一种弹性耗能混凝土预制墙板复合连接件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种弹性耗能混凝土预制墙板复合连接件，包括混凝土预制墙板、FRP复合材料套、圆形卡板、空心钢管、弹簧、插销和圆孔；FRP复合材料套与混凝土预制墙板之间通过树脂胶粘贴牢固；FRP复合材料套的侧面预留有圆洞，圆洞的边缘通过一定厚度的弹性材料进行包边；所述空心钢管的外壁模压FRP材料，形成FRP‑空心钢管组合结构，在FRP‑钢管表面安装一个或多个圆形卡板，或者钻一排或多排对穿孔，插入FRP棒，以提高连接件的抗拔性能，卡板或FRP棒之间安装弹簧，在地震作用下有耗能作用。本发明无需预埋件连接，有效提高连接锚固效果，具有较高的抗剪和抗拔强度，增强预制墙体的整体工作性能。

Description

一种弹性耗能混凝土预制墙板复合连接件
技术领域
本发明涉及建筑工程领域，具体涉及一种弹性耗能混凝土预制墙板复合连接件，适用于装配式建筑的围护墙体或保温受力一体化剪力墙。
背景技术
近年来，国内外能够付诸应用的装配式预制混凝土夹心保温外墙板所采用的连接件主要有金属和复合材料两种材料类型，且均存在诸多问题：钢筋等金属连接件虽具有强度高、价格低等优点，但材料导热系数大，存在“冷热桥”效应，影响墙体保温效果，并且钢筋耐腐蚀性差，影响构件寿命，若采用不锈钢连接件则成本大幅提高；非金属连接件虽具有抗拉强度高、耐腐蚀性强、导热系数小、价格低廉等优点，但其抗剪强度低，属于脆性材料。这些问题的存在，严重阻碍了装配式预制混凝土夹心保温外墙板在市场中的规模化应用。
传统预制外墙的保温效果差，主要是因为钢相对于混凝土材料的导热系数大、高效保温材料的复合效率低、墙板周边及洞口的混凝土肋及金属连接件等热桥部位影响非常明显，该部分造成墙体保温效率下降可达50-80％，不符合当前国家对节能环保方面的要求，而新开发的一些纤维增强复合材料(FRP)连接件的长度都很短，只有200mm左右，刚度不能满足连接超厚墙板的要求。因此，目前需要设计出既能解决热阻大，避免传统钢筋混凝土墙体冷热桥效应，又能满足承载力强、刚度大的要求，同时具有能为超厚三明治墙板面层与芯材提供可靠的连接形式。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有预制混凝土墙板连接件的不足，提出一种弹性耗能混凝土预制墙板复合连接件，无需预埋件连接，可以有效提高连接锚固效果，具有较高的抗剪和抗拔强度，增强预制墙体的整体工作性能，解决了连接可靠性的技术难题。
本发明采用的技术方案为：一种弹性耗能混凝土预制墙板复合连接件，包括混凝土预制墙板、FRP复合材料套、圆形卡板、空心钢管、弹簧、弹性材料、FRP材料、插销和圆孔；
两块所述混凝土预制墙板上分别套上FRP复合材料套，FRP复合材料套与混凝土预制墙板之间通过树脂胶粘贴牢固；FRP复合材料套的侧面预留有圆洞，圆洞的边缘通过一定厚度的弹性材料进行包边；所述空心钢管的外壁模压有FRP材料，空心钢管的两端分别插入所述圆洞内，将两块混凝土预制墙板连接在一起，并且在两块混凝土预制墙板之间浇筑水泥砂浆，使其连接牢固；
所述连接件采用两种抗拔增强方式：
所述空心钢管的外壁设有一个或多个凹槽，所述圆形卡板卡在凹槽处，相邻圆形卡板之间设置有弹簧；
空心钢管留有凹槽的数量视情况而定，圆形卡板可以自由打开，并且具有一定弹性，卡在凹槽处，使其在上下位置处无法移动，并且能够限制FRP空心钢管的左右位移，除此之外，由于卡板与混凝土的接触面积较大，因此可以增大连接件的抗拔能力，弹簧的设置在发生错动时可以发生耗能；
或者所述空心钢管上钻一排或多排插销孔，同一平面内的两个插销孔之间角度为180°，沿着空心钢管轴向的相邻插销孔之间间隔90°，所述插销插在插销孔中，插销的直径与插销孔的直径保持一致，并且在同平面的相邻插销之间设置弹簧；
空心钢管上插销孔的数量视情况而定，插销插在插销孔中，能够限制空心钢管的左右位移，弹簧的设置在发生错动时可以发生耗能。
作为优选，所述复合连接件的材料为纤维增强热固性或热塑性树脂复合材料，如玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维、超高相对分子质量聚乙烯纤维、聚芳酰胺(芳纶)纤维、PBO纤维、硼纤维等。复合材料连接件具有轻质、高热阻、弹性耗能和安装方便等优点，适用于地震区和严寒地区超厚混凝土墙板。
作为优选，所述弹性材料为橡胶或聚氨酯，对圆孔进行包边具有一定的延性，当发生地震荷载时，可以产生耗能，起到保护作用。
作为优选，所述空心钢管的外径为20～30mm。
作为优选，所述插销孔的孔径不小于5mm
作为优选，所述空心钢管外包FRP材料壁厚不小于2mm。
作为优选，所述圆形卡板的厚度不小于2mm，圆形卡板悬挑宽度不小于2mm
本发明的有益效果：
(1)由于采用薄壁空心钢管外包复合材料(简称复合钢管)，该连接件与传统复合材料连接件相比，具有更高的抗剪强度和刚度。
(2)沿着复合钢管长度方向设置的卡板可以增加连接件的水平抗拔强度；卡板安装在复合钢管的凹槽里，可以限制卡板在水平方向滑动；卡板的数量、间距、直径和厚度等可根据具体的工程要求来确定。
(3)如若墙体的抗拔能力要求无需过高，可在复合钢管上预留孔洞，在孔洞内设置更易安装的十字交叉的插销来代替上述的卡板，可以限制卡板在水平方向滑动；插销的数量和间距等可根据具体的工程要求来确定。
(4)钢管本身易导热，而外包FRP后，在钢管表面形成热阻，可以避免混凝土墙板产生冷热桥效应。
(5)在复合材料套的孔洞上用一定厚度的弹性材料进行包边，并在卡板与卡板(或插销与插销)、卡板与复合材料套(或插销与复合材料套)之间加上弹簧，使相互连接的墙板在遭遇地震的水平地震波和竖向地震波时，板与板之间可以发生横向或纵向的错动，从而消耗能量。
附图说明
图1为本发明复合材料连接件结构示意图；
图2为本发明连接件细部图(卡板)；
图3为本发明连接件细部图(插销)；
图4为本发明复合材料套侧面孔洞及弹性材料细部图；
图5为本发明空心钢管侧面图；
图6为本发明圆形卡板平面示意图；
图7为图2中1-1剖面图；
图8为图3中2-2剖面图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明：
实施例1
如图1、2、4、5、6、7所示：
第一步：在两个混凝土预制墙板1上分别套上FRP复合材料套2，FRP复合材料套2的侧面预留圆孔9，并使用一定厚度的弹性材料6(橡胶、聚氨酯等)对圆孔9进行包边(具有一定的延性，当发生地震荷载时，可以产生耗能，起到保护作用)；
第二步：用树脂胶将混凝土预制墙板1与复合材料套2粘贴牢固；
第三步：将已经模压过FRP材料7的空心钢管4插入圆孔9中(复合材料螺杆的外径为10～20mm)，并使空心钢管4留有凹槽(数量视情况而定)；
第四步：将可以自由打开的圆形卡板3(具有一定弹性)卡在空心钢管4的凹槽处，使其在上下位置处无法移动(能够限制FRP空心钢管的左右位移，除此之外，由于卡板与混凝土的接触面积较大，因此可以增大连接件的抗拔能力)，并且在相邻圆形卡板3之间设置弹簧5(当发生错动时可以发生耗能)；
第五步：在两块混凝土预制墙板1之间浇筑水泥砂浆，将两块混凝土预制墙板1连接牢固。
实施例2：
如图3、8所示：
第一步：在两个混凝土预制墙板1上分别套上FRP复合材料套2，FRP复合材料套2的侧面预留圆孔9，并使用一定厚度的弹性材料6(橡胶、聚氨酯等)对圆孔9进行包边(具有一定的延性，当发生地震荷载时，可以产生耗能，起到保护作用)；
第二步：用树脂胶将混凝土预制墙板1与复合材料套2粘贴牢固；
第三步：将已经模压过FRP材料的空心钢管4插入圆孔9中(复合材料螺杆的外径为10～20mm)，并在空心钢管4上钻插销孔(数量视情况而定，用于插插销)，孔径5mm左右，同一平面内的两个插销孔之间角度为180°，沿着空心钢管轴向的相邻插销孔之间间隔90°；
第四步：将插销8插在空心钢管4的插销孔中，限定插销的直径与插销孔的直径保持一致，确保插销能够插紧(能够限制FRP空心钢管的左右位移)，并且在同平面的相邻插销之间设置弹簧5(当发生错动时可以发生耗能)；
第五步：在两块混凝土预制墙板1之间浇筑水泥砂浆，将两块混凝土预制墙板1连接牢固。
以上结合附图对本发明专利的实施方式做出详细说明，但本发明专利不局限于所描述的实施方式。对本领域的普通技术人员而言，在本发明专利的原理和技术思想的范围内，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变形仍落入本发明专利的保护范围内。

Claims (7)

1.一种弹性耗能混凝土预制墙板复合连接件，其特征在于：包括混凝土预制墙板、FRP复合材料套、圆形卡板、空心钢管、弹簧、弹性材料、FRP材料、插销和圆孔；
两块所述混凝土预制墙板上分别套上FRP复合材料套，FRP复合材料套与混凝土预制墙板之间通过树脂胶粘贴牢固；FRP复合材料套的侧面预留有圆洞，圆洞的边缘通过一定厚度的弹性材料进行包边；所述空心钢管的外壁模压有FRP材料，空心钢管的两端分别插入所述圆洞内，将两块混凝土预制墙板连接在一起，并且在两块混凝土预制墙板之间浇筑水泥砂浆，使其连接牢固；
所述连接件采用两种抗拔增强方式：
所述空心钢管的外壁设有一个或多个凹槽，所述圆形卡板卡在凹槽处，相邻圆形卡板之间设置有弹簧；
或者所述空心钢管上钻一排或多排插销孔，同一平面内的两个插销孔之间角度为180°，沿着空心钢管轴向的相邻插销孔之间间隔90°，所述插销插在插销孔中，插销的直径与插销孔的直径保持一致，并且在同平面的相邻插销之间设置弹簧。
2.根据权利要求1所述的一种弹性耗能混凝土预制墙板复合连接件，其特征在于：所述复合连接件的材料为纤维增强热固性或热塑性树脂复合材料。
3.根据权利要求1所述的一种弹性耗能混凝土预制墙板复合连接件，其特征在于：所述弹性材料为橡胶或聚氨酯。
4.根据权利要求1所述的一种弹性耗能混凝土预制墙板复合连接件，其特征在于：所述空心钢管的外径为20～30mmmm。
5.根据权利要求1所述的一种弹性耗能混凝土预制墙板复合连接件，其特征在于：所述插销孔的孔径不小于5mm。
6.根据权利要求1所述的一种弹性耗能混凝土预制墙板复合连接件，其特征在于：所述的空心钢管外包的FRP材料厚度不小于2mm。
7.根据权利要求1所述的一种弹性耗能混凝土预制墙板复合连接件，其特征在于：所述的圆形卡板壁厚不小于2mm，悬挑宽度不小于2mm。
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